1、1一、色氨酸操縱子的結構 調控基因 結構基因 催化從分支酸到合成色氨酸所需的酶trpRtrp第1頁/共23頁2第2頁/共23頁3乳糖操縱子的基本結構與調控原理第3頁/共23頁4 特點特點: : (1) (1) trpRtrpR和和trpABCDEtrpABCDE不連鎖；不連鎖； (2) (2) 操縱基因（操作子）和啟動子部分重疊操縱基因（操作子）和啟動子部分重疊 (3) (3) 有衰減子有衰減子(attenuator)/(attenuator)/弱化子弱化子 (4) (4) 啟動子和結構基因不直接相連，二者被啟動子和結構基因不直接相連，二者被 前導序列前導序列(Leader)(Leader)所

2、所隔開隔開 第4頁/共23頁5 trpR trpP trpO trpE trpD trpC trpB trpA 蛋白 TrpR(無活性) 活化的 阻遏蛋白 阻遏物 (Trp) 圖 16-27 TrpR 被 Trp 激活后可阻遏trp 操縱子的轉錄 (仿 B.Lewin:GENES，1990, Fig .13.16) 第5頁/共23頁6Trp Trp 高時高時 Trp 低時低時 mRNA OPtrpR調節區調節區 結構基因結構基因 RNA RNA聚合酶聚合酶 RNA RNA聚合酶聚合酶 色氨酸的調節轉錄衰減色氨酸操縱子色氨酸操縱子第6頁/共23頁7三、trp 操縱子的弱化機制衰減子（衰減子（at

3、tenuatorattenuator）/ /弱化子弱化子前導序列（前導序列（leader sequenceleader sequence）第7頁/共23頁81 1、衰減子、衰減子/ /弱化子：弱化子：DNADNA中可導致轉錄過早終止中可導致轉錄過早終止的一段核甘酸序列（的一段核甘酸序列（123-150123-150區）。區）。123150第8頁/共23頁9 研究引起終止的研究引起終止的mRNAmRNA堿基序列堿基序列，發現該區發現該區mRNAmRNA通通過自我配對可以形成過自我配對可以形成莖莖- -環環結構，有典型的結構，有典型的終止子終止子特點。特點。第9頁/共23頁10第10頁/共23頁1

4、12、前導序列：在trp mRNA5端trpE基因的起始密碼 前一個長162bp的mRNA片段。第11頁/共23頁12第12頁/共23頁13UUUUUUUU調節區調節區 結構基因結構基因 trpROP前導序列前導序列 衰減子區域衰減子區域 UUUU前導前導mRNA1234衰減子結構衰減子結構 第第1010、1111密碼子為密碼子為trptrp密碼子密碼子 終止密碼子終止密碼子 14aa14aa前導肽編碼區前導肽編碼區: 包含序列包含序列1 1 形成發夾結構能力強弱：形成發夾結構能力強弱： 序列序列1/21/2 序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密碼子密碼子 UUUU12233

5、4第13頁/共23頁14UUUU34UUUU 334核糖體核糖體 前導肽前導肽 前導前導mRNA1. 1.當色氨酸濃度高時當色氨酸濃度高時 轉錄衰減機制轉錄衰減機制 125 trp 密碼子密碼子 衰減子結構衰減子結構就是終止子就是終止子可使轉錄可使轉錄前導前導DNA UUUU 3 RNA RNA聚合酶聚合酶 終止終止第14頁/共23頁15UUUU342423UUUU核糖體核糖體 前導肽前導肽 前導前導mRNA 15 trp 密碼子密碼子 結構基因結構基因前導前導DNA RNA RNA聚合酶聚合酶 2. 2.當色氨酸濃度低時當色氨酸濃度低時 Trp合成酶系相關合成酶系相關結構基因被轉錄結構基因被

6、轉錄 序列序列3 3、4 4不能不能形成衰減子結構形成衰減子結構 第15頁/共23頁16Low TrpHigh Trp第16頁/共23頁17弱化機制第17頁/共23頁18 高高TrpTrp時時： Trp-tRNATrp-tRNATrp Trp 存在存在 核糖體通過片段核糖體通過片段1 1(2(2個個TrpTrp密碼子密碼子) ) 封閉片段封閉片段2 2 片段片段3 3，4 4形成形成發夾結構發夾結構 類似于不依賴類似于不依賴因子的轉錄終止序列因子的轉錄終止序列 RNARNA聚合酶停止轉錄聚合酶停止轉錄, ,產生衰減子轉錄產產生衰減子轉錄產物物第18頁/共23頁19 低低TrpTrp時：時： T

7、rp-tRNATrp-tRNATrp Trp 沒有供應沒有供應 核糖體翻譯停止在片段核糖體翻譯停止在片段1 1 （2 2個個TrpTrp密碼子）密碼子） 片段片段2 2，3 3 形成形成發夾結構發夾結構 轉錄不終止轉錄不終止 RNARNA聚合酶繼續轉錄聚合酶繼續轉錄第19頁/共23頁20 細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使為阻遏作用只能使轉錄不起始轉錄不起始，對于已經起始的，對于已經起始的轉錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏轉錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是作用的信號是細胞內色氨酸的多少細胞內色氨酸的多少；弱化作用的；弱化作用的信號則是信號則是細胞內載有色氨酸的細胞內載有色氨酸的tRNAtRNA的多少的多少。它通。它通過前導肽的翻譯來控制轉錄的進行，在細菌細胞過前導肽的翻譯來控制轉錄的進行，在細菌細胞內這兩種作用相輔相成，體現著生物體內周密的內這兩種作用相輔相成，體現著生物體內周密的調控作用。調控作用。第20頁/共23頁21色氨酸操縱子的調控機制 阻遏調控 弱化（衰減調控）前導序列L含有四段特殊序列，序列1前有一段前導肽。其10-11位是連續的色氨酸；序列2-3或3-4可形成莖環結構，3-4之間的莖環結構是一個轉錄終止子結構（衰減子）Trp缺乏時，核糖體的翻譯停滯在11-1